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為電解水領域展示了一種以廉價的不銹鋼網衍生出的能夠在堿性條件下高效分解水的電極材料。通過將普通商用的304型柔性不銹鋼網進行酸腐蝕剝離并在高溫利用氨氣以及磷化氫氣體活化處理，分別制備出了性能媲美金屬鉑和氧化銥電極性能的陽極和陰極電極。這種電極具有以下優點：       （1）成本低廉：304型柔性不銹鋼網每平方米售價40美元，而其他常用的非貴金屬替代電極材料如鎳網每平方米100美元，碳布每平方米875美元。金屬鉑和二氧化銥就更加昂貴得多。       （2）活性優異：得益于表面的腐蝕剝離增加的活性比表面積以及高溫氨氣或磷化氫氣體的燒灼引入的氮或磷原子，制備的氮摻雜活化電極析氫活性與金屬鉑相近，磷摻雜活化電極析氧活性較二氧化銥高。電解水整體體系性能比傳統組合金屬鉑-二氧化銥系統的超電勢還要小。       （3）性能穩定：整個體系將近6天不間斷工作時間之內性能未觀察到任何衰減。

近日，南方科技大學材料科學與工程系副教授谷猛課題組、物理系副教授徐虎課題組聯合俄勒岡大學教授馮振興團隊在單原子催化領域取得重要進展，相關研究成果在國際頂級學術期刊《美國化學會志》（Journal of the American Chemical Society）上在線發表，并被選為封面論文。論文題目為“高銥單原子負載氧化鎳用于高效電催化析氧（Ultrahigh-loading of Ir single atoms on NiO matrix to dramatically enhance oxygen evolution reaction）”。谷猛介紹，負載量難以提高是目前單原子催化劑發展的主要瓶頸之一，而這項研究不僅將單原子負載質量分數提高至18%，獲得了目前同類材料報道中的最高負載量，還能使催化劑維持較高的活性和穩定性。另外，谷猛課題組博士后王琦通過這種方法，進一步獲得了高負載量的Mn、Fe、Co、Ru、Ir、Pt等單原子摻雜NiO，驗證了該制備方法的普適性，為單原子催化劑的研究提供了更實用且可靠的研究思路。

電解、電鍍、電鑄、污水處理、腐蝕陰極保護等電化學工程中陽極不可缺少。近來，產品的質量、特別是生產的高速化的需求，長壽命的不溶性陽極的應用急劇擴大。從節能、節約材料、不污染環境等對于所謂“綠色材料”的要求，長壽命且能使電極反應活化能降低即具有電化學催化性能的不溶性陽極被廣泛需求。新型不溶性陽極是在鈦基體上涂覆具有高電化學催化性能的貴金屬氧化物涂層，涂層中并含有高穩定性的閥金屬氧化物。新型不溶性陽極具有高電化學催化性能，壽命與鉛陽極相當，析氧過電位比鉛合金不溶性陽極低約0．5 V，節能；穩定性高，不污染鍍液；重量輕，易于更換。新型不溶性陽極的析氧過電位也比鍍鉑不溶性陽極低，壽命提高1倍以上。 我國制造汽車、建筑、家電及食品飲料容器用涂鍍層鋼板高速電鍍鋅、高速電鍍鋅錫生產線在我國有20余條，其中13條高速電鍍錫生產線用不溶性陽極全部為進口。而這些生產線使用氧析出過電位大電化學催化性能低的鉛合金、鑄鐵、鉑等不溶性陽極，存在鍍液污染。此外，常規電鍍、電解污水處理等方面毒性的鉛合金不溶性陽極還被使用。所以，高效析氧不溶性陽極在電化學工程方面有良好的應用領域。  

氫能源是高效的綠色能源，如何低廉高效的大規模生產是制約其應用的一個關鍵因素。近年來，電解水制氫受到學術界廣泛關注，尋找廉價高效的非鉑電催化劑成為時下研究熱點。本項目分別采用輻射法及水熱法制備了鉬硫化物/碳納米復合材料,其催化析氫性能優于商用Pt/C（20%Pt）催化劑，而且具有良好的催化穩定性,適合大規模制備。

氫能源是高效的綠色能源，如何低廉高效的大規模生產是制約其應用的一個關鍵因素。近年來，電解水制氫受到學術界廣泛關注，尋找廉價高效的非鉑電催化劑成為時下研究熱點。本項目分別采用輻射法及水熱法制備了鉬硫化物/碳納米復合材料, 其催化析氫性能優于商用Pt/C（20%Pt）催化劑，而且具有良好的催化穩定性, 適合大規模制備。應用范圍 本項目實現了低成本電催化析氫催化劑鉬硫化物/碳納米復合材料的制備，可取代貴金屬Pt/C催化劑，應用于電催化析氫領域。研究成果可直接用于電解水制氫、氫燃料電池及相關電動設備。

低溫燃料電池能有效地將化學能轉化為電能，是一種高效、低污染的能源轉化裝置，是汽車動力系統、家庭熱電聯用系統甚至航天航空等領域的可選綠色能源。氧氣還原反應是低溫燃料電池的重要組成單元，由于反應過程極為緩慢，需在較高的過電位下進行，制約燃料電池的實際應用。學界普遍認為鉑基材料能有效催化氧氣還原，但這類貴金屬的稀缺性和低 抗毒化能力使低溫燃料電池的商業化應用仍面臨巨大挑戰。 在非貴金屬催化劑研究領域，南京大學近年來提出了以氧化石墨烯和三聚氰胺為前驅體，利用固相反應制備氮摻雜石墨烯，制備的催

納米石墨烯是經由有機合成路線制備的稠合苯環組成的納米片狀材料，其結構可以在有機合成過程中精確控制，并通過碳譜、氫譜等手段表征。研究團隊以自制的納米石墨烯、商業化的含氮化合物、鐵鹽和二維石墨烯為前驅體，經過高溫焙燒和酸洗處理，最終得到了高效的酸性氧還原催化劑。催化劑合成過程中，高溫條件下三聚氰胺提供的氮原子傾向于取代納米石墨烯的邊緣碳原子，并以此錨定

環氧苯乙烷作為一種重要的化工中間體被廣泛應用于化工與醫 藥生產等眾多領域，傳統的制備方法——鹵醇法在生產過程中環境污 染嚴重、對原料的利用率不高，導致生產成本居高不下。隨著整個社 會環保意識的不斷增強，綠色化學日益受到重視。在催化苯乙烯環氧 化反應的研究過程中，開發高效、低污染、低能耗、環境友好的催化 劑一直是研究的主要方向。雖然在許多研究人員的不懈努力下，催化 劑的研究取得了可喜的進展，但是現有的催化劑還存在著一些缺陷， 新型高效催化劑的研發仍然是當前研究的熱點之一。我們發現將普魯 士藍類配合物用

配位聚合物是由無機金屬中心與橋連的有機配體通過自組裝相互連接，形成的一類具有周期性網絡結構的晶態多孔材料。 一、項目進展 創意計劃階段 二、負責人及成員 姓名 學院/所學專業 入學/畢業時間 祝渙鈞 化學與化工學院應用化學專業 2019年9月至2023年6月 吳凌志 化學與化工學院應用化學專業 2019年9月至2023年6月 鄭毅 化學與化工學院應用化學專業 2019年9月至2023年6月 王梓 化學與化工學院應用化學專業 2019年9月至2023年6月 武辰禹 化學與化工學院應用化學專業 2019年9月至2023年6月 三、指導教師 姓名 學院/所學專業 職務/職稱 研究方向 覃玲 化學與化工學院 副教授 多功能配位聚合物材料的合成及應用研究 四、項目簡介 配位聚合物是由無機金屬中心與橋連的有機配體通過自組裝相互連接，形成的一類具有周期性網絡結構的晶態多孔材料。它具有多樣的拓撲結構，并且稀疏多孔，密度較低。這些特點使得它在吸附，催化，儲能的各個方面有著優良的效果。 本項目主要目的在于合成鈷/鎳基配位聚合物，選擇合適的有機配體與金屬離子鈷/鎳通過配位鍵構筑得到鈷鎳基配位聚合物，利用單晶衍射、元素分析、紅外光譜等方法對其結構及組成進行表征，或者通過合成和摻雜的方式，調控它的析氫性能，設計出高催化活性和穩定性、低成本的非貴金屬催化劑。 項目組成員通過設計選擇有機配體與金屬離子，通過溶劑熱方法合成了多種金屬有機框架材料，并將其熱解得到衍生材料。通過線性伏安掃描法等多種實驗方法測試了它們的電催化性能，其中化合物Ni-MOF的初始電位為-356mV，Tafel斜率127.3 mV⋅dec-1。Co-MOF通過摻雜Zn2+后，過電位降低到-307 mV，Tafel斜率150.2 mV⋅dec-1。我們還合成了一種對金屬離子（Fe3+）與抗生素（加替沙星）有明顯檢測效果的鋅基材料，可作為多功能探針檢測水中金屬離子和抗生素的殘余量。由于化合物沒有催化位點，我們通過摻雜鈷金屬的方式，改善了它的電催化析氫性能，使它具有較低的初始電位(-423 mV)、較低的Tafel效率(101.9 mV⋅dec-1)和較好的循環穩定性。 項目為研究高性能和穩定性的HER電催化劑及金屬離子和抗生素熒光探針材料的設計合成提供了可行的思路。

本發明公開了一種痕量鉑修飾硫化鉬高效析氫催化劑及其制備方法，該催化劑由二水合鉬酸鈉、硫脲、碳布和鉑絲/鉑片，經水熱反應和電沉積工藝制成。具體制備方法如下：將摩爾比為 1:3.5～1:4 的二水合鉬酸鈉與硫脲攪拌溶解于去離子水中，將溶液轉移到反應釜中，加入碳布進行水熱反應，然后自然冷卻至室溫，取出碳布，超聲清洗、干燥，將獲得的產物直接作為工作電極，鉑絲或鉑片同時作為對電極·827·和鉑源，用 0.5M-H